Chloroplastowy DNA

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Chloroplastowy DNA, plastydowy DNA (chlDNA) – materiał genetyczny w postaci kolistego DNA znajdujący się w chloroplastach.

tRNA, transportujący (transferowy) RNA (ang. transfer RNA) − najmniejsze (składające się z kilkudziesięciu nukleotydów) cząsteczki kwasu rybonukleinowego (RNA), których zadaniem jest przyłączanie wolnych aminokwasów w cytoplazmie i transportowanie ich do rybosomów, gdzie w trakcie procesu translacji zostają włączone do powstającego łańcucha polipeptydowego. tRNA cechuje wysoka specyficzność w stosunku do aminokwasów. Każdy z aminokwasów syntetyzowanego białka może być transportowany przez jeden, a niektóre przez kilka różnych tRNA. Cząsteczki tRNA występują w komór­kach w stanie wolnym bądź też związane ze specyficznym aminokwasem. Kompleks tRNA-aminokwas nosi nazwę aminoacylo-tRNA.rRNA – rybosomalny, rybosomowy RNA (z ang. Ribosomal RNA). Cząsteczki kwasu rybonukleinowego wchodzące w skład rybosomów, które biorą udział w procesie biosyntezy polipeptydów.

Typowa cząsteczka DNA w chloroplastach u roślin oraz u większości glonów ma formę kolistą. Koduje około 100 genów, najmniej z dotychczas zbadanych organizmów kodowanych jest w DNA chloroplastów zarodźca malarii - około 70, organizm który ewolucyjnie utracił zdolność do przeprowadzania fotosyntezy, a najwięcej w DNA chloroplastów krasnorostów - około 300.

Gen (gr. γένος – ród, pochodzenie) – podstawowa jednostka dziedziczności determinująca powstanie jednej cząsteczki białka lub kwasu rybonukleinowego zapisana w sekwencji nukleotydów kwasu deoksyrybonukleinowego.Para zasad (pz lub bp z (ang.) base pair) - w biologii molekularnej - komplementarne, połączone wiązaniami wodorowymi zasady azotowe nukleotydów dwóch różnych nici kwasu nukleinowego. W parach zasad podaje się długość cząsteczek DNA.

Chloroplasty, podobnie jak mitochondria, zawierają własny materiał genetyczny. Wielkość chloroplastowego genomu u roślin wyższych to np. około 150 kpz (szpinak) lub 120 kpz (groch). Niektóre chloroplasty posiadają wiele kopii chlDNA. Różnice w rozmiarze są wynikiem delecji fragmentu większego genomu, dzięki czemu powstaje mniejszy genom chloroplastowy. Geny w chloroplastach roślin wyższych są konserwatywne, a częstość mutacji jest stosunkowo niska. Chloroplastowy DNA posiada introny. Genom koduje wszystkie rRNA, tRNA i 45 białek. Wiele z tych białek zaangażowanych jest w proces fotosyntezy. Istnieją międzygatunkowe różnice chlDNA, ale głównie dotyczą one roślin wyższych i glonów, które także zawierają chloroplastowy DNA. DNA chloroplastowy dziedziczony jest wyłącznie po linii matczynej, ponieważ chloroplasty przekazywane są zygocie tylko przez komórkę jajową. Geny zlokalizowane w genomie chloroplastów wykazują dziedziczenie pozajądrowe, nie podlegają więc mendlowskim prawom dziedziczenia.

Genom – materiał genetyczny zawarty w podstawowym (haploidalnym) zespole chromosomów. Termin mylony jest z genotypem, czyli całością informacji genetycznej zawartej w chromosomach organizmu.Fotosynteza (stgr. φῶς – światło, σύνθεσις – łączenie) – biochemiczny proces wytwarzania związków organicznych z materii nieorganicznej, przez komórki zawierające chlorofil lub bakteriochlorofil, przy udziale światła. Jest to jedna z najważniejszych przemian biochemicznych na Ziemi. Proces ten utrzymuje wysoki poziom tlenu w atmosferze oraz przyczynia się do wzrostu ilości węgla organicznego w puli węgla, zwiększając masę materii organicznej kosztem materii nieorganicznej.

W skład genomu chloroplastowego porostnicy wielokształtnej wchodzi 128 możliwych genów, w tym 4 sekwencje kodujące 4 rodzaje rRNA, 32 sekwencje dla tRNA oraz 55 zidentyfikowanych otwartych ramek odczytu dla białek. 8 Genów kodujących tRNA oraz 12 kodujących białka zawiera introny. Cząsteczka DNA składa się z 121024 par zasad. Większość białek obecnych w chloroplastach jest jednak kodowana przez genom jądrowy.

Ryż siewny (Oryza sativa L.) – gatunek ryżu, jednorocznej rośliny zbożowej z rodziny wiechlinowatych (Poaceae), dawniej nazywanych trawami (Graminae). Pochodzi z Azji Południowo-Wschodniej. Jest drugim, po pszenicy, najczęściej uprawianym zbożem świata, stanowiąc podstawę wyżywienia 1/3 ludności świata (głównie dla mieszkańców wschodniej i południowo-wschodniej części Azji). 95% światowych zbiorów ryżu siewnego przeznacza się na pokarm dla ludzi.Groch (Pisum L.) – rodzaj roślin jednorocznych z rodziny bobowatych. Obejmuje według różnych źródeł od 2 do 7 gatunków. W stanie dzikim rosną one w Azji południowo-zachodniej pomiędzy zachodnią Turcją, północnym Egiptem i północno-zachodnim Iranem. We florze Polski występuje tylko groch zwyczajny – zarówno jako dziko rosnący antropofit (podgatunek polny grochu zwyczajnego (P. sativum subsp. arvense), jak i roślina uprawna (groch zwyczajny typowy P. sativum L. subsp. sativum). Przedstawiciele rodzaju występują w naturze w miejscach skalistych, na przydrożach, w winnicach, na terenach ruderalnych. Nasiona grochu zwyczajnego są jadalne i znane są ze znalezisk w osadach ludzkich sprzed 9 tysięcy lat. Gatunek jest rozpowszechniony w uprawie na całym świecie w strefie umiarkowanej, wyhodowano jego liczne odmiany. Na grochu zwyczajnym prekursor genetyki – Grzegorz Mendel – prowadził fundamentalne badania nad dziedziczeniem. Ich efektem było odkrycie tzw. praw Mendla.

W genomie ryżu siewnego, składającym się z 134525 par zasad zidentyfikowano także 4 geny dla rRNA oraz 30 dla tRNA.

U okrytonasiennych zwykle genom chloroplastowy dziedziczony jest po matce, rzadziej po obu rodzicach. U nagonasiennych stwierdzono dziedziczenie genomu chloroplastowego po ojcu. Badania na roślinach z rodzaju modrzew wskazują na możliwość rekombinacji między matczynym a ojcowskim chloroplastowym DNA.

Teoria endosymbiozy – teoria stanowiąca, że mitochondria, plastydy (jak chloroplasty) i być może inne organella komórki eukariotycznej powstały na skutek endosymbiozy pomiędzy różnymi mikroorganizmami. Zgodnie z nią niektóre organella pochodzą od wolno żyjących bakterii, które dostały się do innych komórek jako endosymbionty. Mitochondria rozwinęły się więc z proteobakterii (w szczególności zaś z Rickettsiales, kladu SAR11 lub ich bliskich krewnych), chloroplasty zaś od sinic.Rośliny telomowe, rośliny wyższe, zarodkowe, rośliny osiowe, osiowce, organowce, rośliny lądowe (Telomophyta, Embryophyta, Cormophyta) – grupa roślin o różnej randze systematycznej w zależności od ujęcia. W systemie Takhtajana (1974) grupa ta stanowiła takson w randze podkrólestwa, w innych systemach traktowana jest jako gromada, nierzadko wymieniana jest jako grupa bez rangi systematycznej. Do roślin telomowych należą rośliny z linii rozwojowej wyodrębnionej z zielenic w erze paleozoicznej. Ze względu na pochodzenie, w niektórych rygorystycznych ujęciach systematycznych rośliny telomowe stanowią takson w randze klasy (Embryophyceae) w obrębie gromady ramienicowych (Charophyta). Najbliżej spokrewnioną grupą o wspólnym pochodzeniu (kladem siostrzanym dla roślin telomowych) są ramienice.

Endosymbioza[ | edytuj kod]

 Osobny artykuł: endosymbioza.

Poznanie sekwencji nukleotydów chloroplastowego DNA oraz porównanie jej z sekwencją DNA sinic wykazało liczne podobieństwa, co stało się ostatecznym dowodem wspierającym teorię endosymbiozy, która w latach 70 XX wieku konkurowała z teorią autogeniczną. Efektem badań było sporządzenie listy genów, które prawdopodobnie były początkowym zestawem w ewolucji endosymbiozy.

Delecja – zmiana w materiale genetycznym polegająca na utracie jego fragmentu. Ubytek taki może obejmować od jednego lub kilku nukleotydów (mutacja punktowa), poprzez ubytek większych fragmentów genów, całych genów lub ich grup (strukturalna aberracja chromosomowa), aż po całe chromosomy (liczbowa aberracja chromosomowa). Niektóre delecje są przyczyną chorób genetycznych, inne mają charakter neutralny. Glony, algi (łac. Algae, gr. Phykos) – grupa morfologiczno-ekologiczna, składająca się tradycyjnie z kilku niespokrewnionych linii ewolucyjnych organizmów plechowych, tj. beztkankowych.

Przypisy[ | edytuj kod]

  1. G. I. McFadden. Chloroplast Origin and Integration. „Plant Physiology”. 125 (1), s. 50–53, 2001. DOI: 10.1104/pp.125.1.50. ISSN 00320889 (ang.). 
  2. Kanji Ohyama, Hideya Fukuzawa, Takayuki Kohchi, Hiromasa Shirai i inni. Chloroplast gene organization deduced from complete sequence of liverwort Marchantia polymorpha chloroplast DNA. „Nature”. 322 (6079), s. 572–574, 1986. DOI: 10.1038/322572a0. ISSN 0028-0836 (ang.). 
  3. Junzou Hiratsuka, Hiroaki Shimada, Robert Whittier, Takashi Ishibashi i inni. The complete sequence of the rice (Oryza sativa) chloroplast genome: Intermolecular recombination between distinct tRNA genes accounts for a major plastid DNA inversion during the evolution of the cereals. „MGG Molecular & General Genetics”. 217 (2-3), s. 185–194, 1989. DOI: 10.1007/BF02464880. ISSN 0026-8925 (ang.). 
  4. David B. Neale, Nicholas C. Wheeler, Robert W. Allard. Paternal inheritance of chloroplast DNA in Douglas-fir. „Canadian Journal of Forest Research”. 16 (5), s. 1152–1154, 1986. DOI: 10.1139/x86-205. ISSN 0045-5067 (ang.). 
  5. Alfred E. Szmidt, Torsten Alden, Jan-Erik Hallgren. Paternal inheritance of chloroplast DNA in Larix. „Plant Molecular Biology”. 9 (1), s. 59–64, 1987. DOI: 10.1007/BF00017987. ISSN 0167-4412 (ang.). 
Teoria kompartmentacji – pogląd, zgodnie z którym posiadające własny materiał genetyczny organella komórkowe powstały w obrębie macierzystej komórki, autogenicznie, a nie poprzez endosymbiozę. Pomysł ten ma obecnie niewielu zwolenników.Mitochondrium (w liczbie mnogiej mitochondria) – otoczone błoną organellum, obecne w większości komórek eukariotycznych. Organella te mają różną wielkość, przeważnie od 2 do 8 μm, mogą też szybko zmieniać swój kształt i rozmiary. Są one miejscem, w którym w wyniku procesu oddychania komórkowego powstaje większość adenozynotrifosforanu (ATP) komórki, będącego jej źródłem energii. Oprócz tego mitochondria są zaangażowane w wiele innych procesów, takich jak sygnalizacja komórkowa, specjalizacja, wzrost i śmierć komórki, czy też kontrola cyklu komórkowego. Nazwa pochodzi od greckiego μίτος (mitos) – nić oraz χονδρίον (chondrion) – ziarno.




Warto wiedzieć że... beta

Chloroplast (ze starogreckiego: χλωρός (chlōrós) + πλαστός (plastós) – ciałko zieleni) – otoczone podwójną błoną białkowo-lipidową organellum komórkowe występujące u roślin i glonów eukariotycznych. Są rodzajem plastydów. Zawierają zielone barwniki chlorofile pochłaniające energię światła słonecznego potrzebną do fotosyntezy. W nich zachodzi przemiana dwutlenku węgla oraz wody z wykorzystaniem energii świetlnej w glukozę oraz tlen.
Dziedziczenie mitochondrialne – dziedziczenie informacji genetycznej zawartej w genomie mitochondrialnym (mtDNA). Dziedziczenie to nie odbywa się zgodnie z prawami Mendla.
Kwas deoksyrybonukleinowy (dawn. kwas dezoksyrybonukleinowy; akronim: DNA, z ang. deoxyribonucleic acid) – wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny należący do kwasów nukleinowych. U eukariontów zlokalizowany jest przede wszystkim w jądrach komórek, u prokariontów bezpośrednio w cytoplazmie, natomiast u wirusów w kapsydach. Pełni rolę nośnika informacji genetycznej organizmów żywych.
Modrzew (Larix Mill.) – rodzaj drzew z rodziny sosnowatych, który obejmuje kilkanaście gatunków występujących na obszarach umiarkowanych i chłodnych półkuli północnej.
Otwarta ramka odczytu lub ORF (z ang. Open Reading Frame) – część sekwencji nukleotydów między kodonem START (AUG) a kodonem STOP, włącznie z odcinkami niekodującymi. Jest odcinkiem DNA, który nie zawiera kodonu terminacyjnego przed utworzeniem kompletnego polipeptydu, czyli potencjalnie może ulec translacji na białko.
Białka – wielkocząsteczkowe (masa cząsteczkowa od ok. 10 000 do kilku mln Daltonów) biopolimery, a właściwie biologiczne polikondensaty, zbudowane z reszt aminokwasów połączonych ze sobą wiązaniami peptydowymi -CONH-. Występują we wszystkich żywych organizmach oraz wirusach. Synteza białek odbywa się przy udziale specjalnych organelli komórkowych zwanych rybosomami.
DOI (ang. digital object identifier – cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego) – identyfikator dokumentu elektronicznego, który w odróżnieniu od identyfikatorów URL nie zależy od fizycznej lokalizacji dokumentu, lecz jest do niego na stałe przypisany.

Reklama